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CCD简单介绍及其主要性能参数

2017-10-10      773
CCD,英文全称:Charge-coupled Device,中文全称:电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件,能够把光学影像转化为数字信号。CCD是在MOS晶体管电荷存储器的基础上发展起来的,突出的特点是以电荷作为信号,而不是以电流或电压作为信号的。CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。一块CCD上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样,但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容,能感应光线,并将影像转变成数字信号。
 
CCD按受光方式分为前感光和背感光两种。前感光CCD由于正面布置着很多电极,光经电极反射和散射,不仅使得响应度大大减低(量子效率通常低于50%),也因为多次反射产品的干涉效应使光谱响应曲线出现马鞍形的起伏;背感光CCD由于避免了上述问题,因而响应度大大提高,量子效率可达到80%以上。
 
CCD的重要性能参数:
 
1、量子效率
量子效率是表征CCD芯片对不同波长的光信号的光电转换本领的高低,是CCD的一个重要参数。
 
2、动态范围
一般定义动态范围是满阱容量与噪声的比值。增大动态范围的途径是降低暗电流和噪声,如采用制冷型CCD,或选择量子效率更高、像素尺寸更大的CCD。
 
3、噪声
CCD的噪声包含信号噪声、读出噪声和热噪声。
1)信号噪声是指信号的随机噪声。
2)读出噪声是电荷转移时产生的噪声,它发生在每次电荷转移过程中,因此与读取的速度有关,读取速度越快,读出噪声也越高。
3)热噪声是温度引起的噪声,温度越低,热噪声越小。
 
4、分辨率
面阵CCD的分辨率一般是指空间分辨率,它主要取决于CCD芯片的象元数和像素大小。
当CCD与光谱仪配合使用来进行光谱摄制时,其光谱分辨率则与光谱仪的光学色散能力以及CCD芯片的像素大小都有关系。
 
5、线性度
线性度是表征CCD芯片中的不同像元对同一波长的输入信号,其输出信号强度与输入信号强度成比例变化的一致性。
 
6、读出速度(帧数)
读出速度是用来表征单位时间内处理数据速度的快慢的参数。读出速度越快,单位时间内获得的信息越多;但同时要注意,读出速度越快,读出噪声越高。
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